ミトコンドリアと葉緑体の分裂制御を中心とする未知の分子ネットワークの解明

• 研究課題/領域番号: 06J07472
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 形態・構造
• 研究機関: 立教大学
• 研究代表者: 西田 敬二 立教大学, 理学部, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 2008年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2007年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2006年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: ミトコンドリア / 葉緑体 / 細胞内共生 / オルガネラ / 分裂装置 / 合成生物学 / ダイナミン / FtsZ / 分裂 / 融合 / 紅藻

研究概要

これまでにミトコンドリアの分裂制御においてダイナミン様蛋白質Dnm1の細胞周期特異的な局在と、新奇な分裂蛋白質Mda1の特異的発現とリン酸化という中心的なメカニズムを解明することができた。本年度はさらに根本的なオルガネラ構築原理に迫るためにこれまでの細胞生物学的な解析に加えて新たに合成生物学的なアプローチを導入することを試みた。合成生物学は米国を中心に近年台頭しつつある新しい学問分野であり、生命システムの構築を試みる過程のなかでこれまでの理解の検証と新たな知見の獲得を目指す次世代の生物学分野である。その手法と概念を取り入れるため本年度はその大半を米国Harvard大学医学部のPamela Silver教授の研究室での長期滞在に充てた。オルガネラの構築原理の完全な理解とはそのオルガネラを人工的に再構築でき、また自由に設計できるということによって証明される。実際に行った実験は真核生物で最も理解が進んでおりかつ遺伝子操作が容易な出芽酵母の系を用い、オルガネラとして最も単純で出芽酵母の生存に必須ではないペルオキシソームをターゲットとした。オルガネラ構築の最初のステップはタンパク質の局在であるからペルオキシソーム蛋白質の局在についてすでに存在が知られている局在化シグナルPTS1,PTS2,mPTSについて各種蛍光蛋白質にようて解析した。その結果PTS2はPTS1に比べて発現量や生育条件に依存して不安定であること、膜蛋白質はmPTSによってのみ局在するが膜貫通領域の配置により効率が大きく変わることが分かった。これらの結果から安定したオルガネラ局在シグナルの構築が可能になりオルガネラ再構築への足掛かりが得られると考えている。

研究成果

• [雑誌論文] Periodic gene expression patterns during the highly synchronized cell nucleus and organelle division cycles in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara T, Misumi O, Tashiro K, Yoshida Y, Nishida K, Yagisawa F, Imamura S, Yoshida M, Mori T, Tanaka K, Kuroiwa H, Kuroiwa T
  • 雑誌名: DNA Research 1 ページ: 59-72
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vesicle, mitochondrial, and plastid division machineries with emphasis on dynamin and electron-dense rings (2008)
  • 著者名/発表者名: Kuroiwa T, Misumi O, Nishida K, Yagisawa F, Yoshida Y, Fujiwara T, Kuroiwa H.
  • 雑誌名: Int Rev Cell Mol Biol. 271 ページ: 97-152
• [雑誌論文] Novel Dynamics of FtsZ Ring Before Plastid Abscission (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Y, Nishida K, Kuroiwa T, Kawano S.
  • 雑誌名: Cytologia 73 ページ: 197-201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome analysis and its significance in four unicellular algae, Cyanidio shyzon merolae, Ostreococcus tauri, Chlamydomonas reinhardtii, and Thalassiosira pseudonana. (2007)
  • 著者名/発表者名: Misumi O, Yoshida Y, Nishida K, Fujiwara T, Sakajiri T, Hirooka S, Nishimura Y, Kuroiwa T.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 121(1) ページ: 3-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] A 100%-complete sequence reveals unusually simple genomic features in the hot-spring red alga Cyanidioschyzon merolae. (2007)
  • 著者名/発表者名: Nozaki H, Takano H, Misumi O, Terasawa K, Matsuzaki M, Maruyama S, Nishida K, Yagisawa F, Yoshida Y, Fujiwara T, Takio S, Tamura K, Chung SJ, Nakamura S, Kuroiwa H, Tanaka K, Sato N, Kuroiwa T.
  • 雑誌名: BMC Biology 5 ページ: 28-28
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and mitotic partitioning strategies of vacuoles in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yagisawa F, Nishida K, Kuroiwa H, Nagata T, Kuroiwa T.
  • 雑誌名: Planta 226(4) ページ: 1017-29
  • 査読あり
• [雑誌論文] WD40 protein Mda1 is purified with Dnm1 and forms a dividing ring for mitochondria before Dnm1 in Cyanidioschyzon merolae. (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishida K, Yagisawa F, Kuroiwa H, Yoshida Y, Kuroiwa T
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Mar 13;104(11) ページ: 4736-41
• [雑誌論文] Structure, function and evolution of the mitochondria division apparatus. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kuroiwa T, Nishida K, Yoshida Y, Fujiwara T, Mori T, Kuroiwa H, Misumi O
  • 雑誌名: Biochimica et biophysica acta May-Jun;17 63(5-6) ページ: 510-21
• [雑誌論文] Isolated chloroplast division machinery can actively constrict after stretching. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Y, Kuroiwa H, Misumi O, Nishida K, Yagisawa F, Fujiwara T, Nanamiya H, Kawamura F, Kuroiwa T
  • 雑誌名: Science Sep 8;313(5792) ページ: 1435-8
• [学会発表] 原始紅藻におけるミトコンドリア分裂機構の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西田敬二
  • 学会等名: 日本植物学会第71回大会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2007-09-07
• [学会発表] 原始紅藻におけるミトコンドリア分裂機構の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西田敬二、八木沢芙美、黒岩晴子、吉田大和、黒岩常祥
  • 学会等名: 日本植物形態学会第19回総会・大会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2007-09-06
• [備考]
  • URL: http://www.rikkyo.ne.jp/grp/cell-sci/